기존의 성에 제거 방식은 내연기관(ICE)에서 발생하는 풍부한 폐열을 앞유리로 전달한다. 이는 앞유리 표면에 열을 불균일하게 분배하는 비효율적인 방식이다. 전기차 보급이 확대되고 있지만, 배터리로 구동되는 실내 공조 시스템이 이러한 구식 성에 제거 기술을 그대로 모방하고 있다. 게다가 전기차 실내는 소음 저감을 위해 더욱 밀폐되어 있어 내부 김서림 문제가 더욱 심각하다. 따라서 전기차는 기존 HVAC(공기조화기술) 방식의 앞유리 성에 제거는 비효율적이고 효과도 떨어진다는 점을 고려해 방식을 재고해야 한다. 심지어 영하의 기온에서는 주행 중에도 앞유리에 빠르게 성에가 끼어 시야를 위험하게 가릴 수 있기 때문이다.
베터프로스트(Betterfrost Technology)는 이러한 성에 제거 문제를 해결하기 위한 획기적인 기술을 개발했다. 독자적인 알고리즘과 고밀도 전력 변환 모듈을 사용하여 펄스 전력을 공급함으로써, 승용차와 트럭의 유리창 성에를 기존 HVAC 성에 제거 시스템 대비 20배 적은 에너지로 60초 만에 제거할 수 있다.
더 중요한 점은 승용차와 상용 트럭이 전기 파워트레인으로 전환됨에 따라 사실상 '무료'였던 폐열이 사라지고, 전기차는 성에 제거와 김서림 방지를 위해 메인 배터리에서 에너지를 끌어와야 한다. 이는 주행에 필요한 전력을 소모하는 것이다.
베터프로스트 기술, 기존 성에 제거 공식을 깨다
2015년 다트머스 대학의 빙하•기후•환경(ICE) 연구소에서 출발한 베터프로스트는 획기적인 발견을 기반으로 설립되었다. 즉, 얼음을 앞유리에서 제거하기 위해 완전히 녹일 필요가 없으며, '계면층'에서 얼음과 유리 사이의 결합을 약화시키는 것만으로 충분하다는 사실을 발견했다.
이를 위해 베터프로스트는 짧고 제어된 전력 펄스를 유리 표면에 전달하여 얼음 아래에 얇은 준액체층을 생성함으로써, 전체 표면을 가열하지 않고도 얼음이 앞유리에서 즉시 분리되도록 한다.
독자적 전력 알고리즘으로 획기적인 성능 실현
대부분의 앞유리와 유리 루프는 은 또는 인듐 주석 산화물과 같은 저방사(low-E) 전도성 코팅을 사용하는데, 바로 이 코팅이 베터프로스트의 독자적 전력 제어 알고리즘을 위한 전기 경로 역할을 한다. 이 알고리즘은 기존 HVAC 시스템의 약 25분과 비교하여 1분 이내에 얼음으로 덮인 앞유리의 성에를 제거할 수 있으며, 내연기관 차량 대비 약 95% 적은 에너지를 사용한다. 이 기술은 표면 전체에 균일하게 열을 가하여 유리 균열을 유발할 수 있는 응력을 줄인다. 또한 영하 20°C에서 실내 난방 수요를 최대 27% 낮추어 전기차 주행거리를 직접적으로 연장한다.
소음이 큰 송풍 모터와 부피가 큰 에어덕트를 제거함으로써 승객 편의성이 향상되고, 자동차 엔지니어가 다른 용도로 활용할 수 있는 귀중한 공간이 확보된다.
베터프로스트의 기술은 다른 산업에도 적합하다. 항공기 날개의 성에 제거에 사용되는 고가의 글리콜 스프레이를 대체하고, 풍력 터빈 블레이드의 위험한 결빙을 방지하며, 보다 에너지 효율적인 성에 제거 사이클을 가능하게 하여 냉동 창고 비용을 절감할 수 있다.
소형 고밀도 컨버터 모듈, 유리에 정밀한 48V 전력 공급
베터프로스트 솔루션의 핵심 요소는 48V 중심의 전력 공급 네트워크다. 이를 위해 고밀도의 자동차 등급 800V 및 400V-48V 고정 비율 바이코(Vicor) BCM 버스 컨버터를 사용하여 유리 표면에 안전하고 효율적인 고속 펄스를 전달한다.
바이코(Vicor) BCM6135는 3.4kW/in³의 업계 최고 전력 밀도를 제공하며 DC-DC 변압기로 기능한다. 고전압 입력에 인가된 전압은 모듈의 변환 비율 또는 K 팩터에 따라 저전압 측으로 변환된다. 예를 들어 K가 1/16이고 입력이 800V인 경우 출력 전압은 50V가 된다.
바이코(Vicor) BCM 모듈은 기존 DC-DC 컨버터 대비 최대 90% 작은 소형 설치 면적으로 엄격한 연면거리 및 공간거리 표준을 충족한다.
베터프로스트의 CEO이자 자동차 업계 베테랑인 데릭 레딩(Derrick Redding)은 "바이코(Vicor)는 과도한 크기나 무게 제한 없이 48V 전력 공급을 쉽게 구현할 수 있게 해준다"라며, "그 수준의 효율성과 전력 밀도로 이를 실현하는 곳은 바이코(Vicor)밖에 없다"고 말했다.
순풍을 타고 나아가는 미래
베터프로스트는 자동차 제조업체, 1차 공급업체, 차량 운영업체와 적극적으로 협력하고 있으며, 상용 트럭과 프리미엄 전기차 분야의 얼리어답터와 교류하고 있다. 향후 3년에서 5년 이내에 전기차 및 하이브리드 플랫폼에서 자동차 적용을 확대할 계획이다. 연구실에서 시작된 아이디어를 토대로, 베터프로스트는 자동차 혁신 기업으로 성장해 바이코(Vicor)와 같은 파트너와 함께 생태계를 구축하며 겨울철 가장 흔하고 위험한 문제 중 하나를 차량이 처리하는 방식을 재정의하고 있다.
